JP2013141352A - 電源システムおよびそれを搭載する車両、ならびに電源システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＩＤを含む蓄電装置を備えた電源システムにおいてＣＩＤの作動を精度よく検出する。
【解決手段】電源システムは、蓄電装置１１０と、監視ユニット２００と、ＥＣＵ３００とをすくむ。蓄電装置１１０は、内圧が規定値を超えた場合に作動して、蓄電装置１１０の通電経路を遮断するように構成された遮断装置ＣＩＤを含む。ＥＣＵ３００は、負荷装置１８０に印加される電圧ＶＬに所定レベルを上回る変動が発生してから所定期間の間に、監視ユニット１１０の故障情報を受信した場合に、遮断装置ＣＩＤが作動したと判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源システムおよびそれを搭載する車両、ならびに電源システムの制御方法に監視、より特定的には、蓄電装置に含まれる電流遮断装置（Current Interrupt Device：ＣＩＤ）の作動を検出するための技術に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。この車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。

このような蓄電装置は、一般的に、複数のバッテリセルを直列または並列に積層することによって、所望の電圧を出力するように構成される。これらのバッテリセルにおいて、断線や短絡などの異常が発生した場合には、蓄電装置の機能が正常に発揮されない場合が生じ得る。そのため、バッテリセルの異常を検出することが必要とされる。

特開２００９−２２７０７８号公報（特許文献１）は、バッテリからの電圧を昇圧コンバータで昇圧してインバータに供給するとともに、バッテリからの電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して補機に供給する動力システムにおいて、昇圧コンバータのバッテリ側の電圧およびＤＣ／ＤＣコンバータのバッテリ側の電圧を、判定用の基準電圧と比較することによって、昇圧コンバータのバッテリ側の電圧を検出するための電圧センサの異常とバッテリの過電圧異常とを区別して判別する技術を開示する。

特開２００９−２２７０７８号公報 特開２００７−０１８８７１号公報 特開２００７−２４０２３４号公報 特開２００８−１８２７７９号公報

蓄電装置には、各バッテリセルに電流遮断装置（以下、ＣＩＤ「Current Interrupt Device」とも称する。）を備えるものが存在する。このＣＩＤは、バッテリセルに異常が発生してバッテリセルの内圧が規定値を超えた場合に、その内圧によって作動して、蓄電装置の通電経路をハード的に遮断する構成を一般的に有する。そのため、ＣＩＤが作動することによって蓄電装置の過電圧が防止される。

しかしながら、ＣＩＤが作動したか否かが直接的に検出できない場合があり、たとえば、ハイブリッド車両などにおいてＣＩＤが作動したまま車両の走行を継続させると、ＣＩＤに大きな電圧が印加されてバッテリセル内部でのスパークの発生などの原因となり、二次的な故障を誘発するおそれがある。したがって、ＣＩＤが作動したことを速やかに検出することが必要となる。

特開２００９−２２７０７８号公報（特許文献１）および上記の他の特許文献においては、このＣＩＤに関しては記載されておらず、ＣＩＤの作動検出手法についても、何も示されていない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＣＩＤを含む蓄電装置を備えた電源システムにおいて、ＣＩＤの作動を精度よく検出することである。

本発明による電源システムは、負荷装置に電気的に接続される蓄電装置と、蓄電装置を監視するための監視ユニットと、蓄電装置の異常を判定するための制御装置とを備え、負荷装置に駆動電力を供給する。蓄電装置は、蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含む。制御装置は、負荷装置に印加される電圧に所定レベルを上回る変動が発生してから所定期間の間に監視ユニットからの故障情報を受信した場合は、遮断装置が作動したことを判定する。

好ましくは、蓄電装置と負荷装置とを結ぶ経路には、蓄電装置から負荷装置への電力の供給と遮断とを切換えることができる切換部が設けられる。制御装置は、蓄電装置において遮断装置が作動したと判定した場合には、蓄電装置から負荷装置への電力を遮断する。

好ましくは、制御装置は、負荷装置に印加される電圧の変動量の大きさについての積分値が予め定められたしきい値を超えた場合に、所定レベルを上回る変動が発生したと判定する。

好ましくは、蓄電装置は、直列接続された複数のセルを含む。監視ユニットは、複数のセルの各々に対応して設けられ、かつ対応するセルに並列に接続される検出回路を含む。故障情報は、検出回路が異常であること、および、複数のセルのうちのいずれかが過放電であることの少なくともいずれかを示す情報を含む。

本発明による車両は、上記のいずれかに記載の電源システムを搭載する。
本発明による制御方法は、負荷装置に駆動電力を供給するための電源システムについての制御方法である。電源システムは、負荷装置に電気的に接続される蓄電装置と、蓄電装置を監視するための監視ユニットとを含む。蓄電装置は、蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を有する。制御方法は、負荷装置に印加される電圧に所定レベルを上回る変動が発生したか否かを判定するステップと、監視ユニットからの故障情報を受信するステップと、所定レベルを上回る変動が発生してから所定期間の間に、監視ユニットからの故障情報を受信したことに応じて、遮断装置が作動したことを判定するステップとを備える。

本発明よれば、ＣＩＤを含む蓄電装置を備えた電源システムにおいて、ＣＩＤの作動を精度よく検出することができる。

本実施の形態に従う電源システムを備える車両の全体ブロック図である。 蓄電装置および監視ユニットの詳細な構成を示す図である。 実施の形態における、ＣＩＤの作動検出制御の概要を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態において、ＥＣＵで実行されるＣＩＤの作動検出制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［車両の基本構成］
図１は、本実施の形態に従う電源システムを含む車両１００の全体ブロック図である。

図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレーＳＭＲ１１５と、負荷装置１８０と、監視ユニット２００と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。なお、蓄電装置１１０、監視ユニット２００、およびＥＣＵ３００で、本実施の形態の電源システムが構成される。

負荷装置１８０は、コンバータ１２０と、インバータ１３０，１３５と、モータジェネレータ１４０，１４５と、動力伝達ギア１５０と、駆動輪１６０と、エンジン１７０と、電圧検出部である電圧センサ１９０，１９５と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１，ＮＬ１を介してコンバータ１２０に接続される。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１４０，１４５で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

監視ユニット２００は、蓄電装置１１０を監視するための機能を有し、たとえば蓄電装置１１０とともに電池パック内に設けられる。監視ユニット２００は、蓄電装置１１０の電流ＩＢ，電圧ＶＢ，温度ＴＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。また、監視ユニットは、自らの故障が生じた場合および蓄電装置１１０の異常を検出した場合には、故障を示す信号ＦＬＴをＥＣＵ３００に出力する。なお、監視ユニット２００の詳細については、図２を用いて後述する。

ＳＭＲ１１５は、蓄電装置１１０の正極端と電力線ＰＬ１とに接続されるリレーと，蓄電装置１１０の負極端と電力線ＮＬ１とに接続されるリレーとを含む。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１によって制御され、蓄電装置１１０と負荷装置１８０との間での電力の供給と遮断とを切換える。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１と電力線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１９０は、コンデンサＣ１にかかる電圧ＶＬを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

コンバータ１２０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬ１とを含む。

スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１の間に、電力線ＰＬ２から電力線ＮＬ１に向かう方向を順方向として直列に接続される。なお、本実施の形態において、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対して、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと、電力線ＰＬ１との間に設けられる。

スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣによって制御され、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と、電力線ＰＬ２，ＮＬ１との間で電圧変換動作を行なう。

コンバータ１２０は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ１２０は、昇圧動作時には、直流電圧ＶＬを直流電圧ＶＨに昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Ｑ２のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ１および逆並列ダイオードＤ１を介して、電力線ＰＬ２へ供給することにより行なわれる。

また、コンバータ１２０は、降圧動作時には、直流電圧ＶＨを直流電圧ＶＬに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にリアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Ｑ２および逆並列ダイオードＤ２を介して、電力線ＮＬ１へ供給することにより行なわれる。

これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比（ＶＨおよびＶＬの比）は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間比（デューティ比）により制御される。なお、昇圧動作および降圧動作が不要の場合（すなわち、ＶＨ＝ＶＬ）には、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定するように制御信号ＰＷＣを設定することで、電圧変換比＝１．０（デューティ比＝１００％）とすることもできる。

コンデンサＣ２は、コンバータ１２０とインバータ１３０，１３５とを結ぶ電力線ＰＬ２，ＮＬ１との間に接続される。コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２と電力線ＮＬ１との間の電圧変動を低減する。電圧センサ１９５は、コンデンサＣ２にかかる電圧ＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

インバータ１３０，１３５は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１によって、コンバータ１２０に対して並列に接続される。インバータ１３０，１３５は、ＥＣＵ３００からの制御指令ＰＷＩ１，ＰＷＩ２によりそれぞれ制御され、コンバータ１２０から出力される直流電力を、モータジェネレータ１４０，１４５をそれぞれ駆動するための交流電力に変換する。

モータジェネレータ１４０，１４５は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１４０，１４５の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア１５０を介して駆動輪１６０に伝達される。車両１００は、伝達されたトルクを利用して走行する。モータジェネレータ１４０，１４５は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１６０の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、インバータ１３０，１３５によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

また、モータジェネレータ１４０，１４５は動力伝達ギア１５０を介してエンジン１７０とも結合される。そして、ＥＣＵ３００により、モータジェネレータ１４０，１４５およびエンジン１７０が協調的に動作されて必要な車両駆動力が発生される。さらに、モータジェネレータ１４０，１４５は、エンジン１７０の回転により発電が可能であり、この発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電することができる。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ１４５を専ら駆動輪１６０を駆動するための電動機として用い、モータジェネレータ１４０を専らエンジン１７０により駆動される発電機として用いるものとする。

なお、図１においては、モータジェネレータが２つ設けられる構成が例として示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータが１つの場合、あるいは２つより多くのモータジェネレータを設ける構成としてもよい。また、エンジン１７０は必須の構成ではなく、エンジン１７０を含まない、電気自動車や燃料電池車であってもよい。さらに、蓄電装置１１０に接続される負荷は上記のような車両には限られず、蓄電装置１１０から出力される電力で駆動される電気機器であれば、本実施の形態が適用可能である。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１００および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、監視ユニット２００からの電圧ＶＢ、電流ＩＢおよび温度ＴＢの検出値を受ける。ＥＣＵ３００は、これらの情報に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態（以下、ＳＯＣ（State of Charge）とも称する。）を演算する。

また、ＥＣＵ３００は、電圧センサ１９０からの電圧ＶＬ、および監視ユニット２００からの故障信号ＦＬＴに基づいて、以降で説明するような、蓄電装置１１０の異常検出を実行する。

なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、負荷装置１８０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

図２は、蓄電装置１１０および監視ユニット２００の詳細な構成を示す図である。図２を参照して、蓄電装置１１０は、直列に接続された複数のバッテリセルＣＬ１〜ＣＬｎ（以下、総称してＣＬとも称する。）を含んで構成される。バッテリセルＣＬの個数により所望の出力電圧が得られる。この各バッテリセルＣＬには、電流遮断装置ＣＩＤが設けられる。

ＣＩＤは、バッテリセルＣＬの電解液から発生するガスによって、バッテリセルＣＬの内圧が規定値を上回った場合に、その内圧によって作動して、当該バッテリセルを他のバッテリセルから物理的に遮断する。したがって、バッテリセルＣＬのいずれかのＣＩＤが作動すると、蓄電装置１１０に電流が流れなくなる。

監視ユニット２００は、複数の電池監視回路２１０−１〜２１０−ｍ（以下、総称して電池監視回路２１０とも称する。）と、電圧検出回路２２０と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２３０とを含む。

電池監視回路２１０は、連続するいくつかのバッテリセルＣＬのブロックに対応して設けられる。たとえば、図２においては、５つのバッテリセルごとに１つの電池監視回路２１０が設けられる場合が例として示されるが、ブロックごとの電圧の設定に応じてバッテリセルの数は任意に選択することができる。

電池監視回路２１０は、バッテリセルＣＬの各々に対応して設けられる検出回路２１１を含む。検出回路２１１は、対応するバッテリセルＣＬに並列に接続され、セルの電圧が規定値を上回っているか、すなわち過電圧であるか否かを検出する。

電池監視回路２１０は、検出回路２１１により出力される過電圧信号および検出回路２１１自体の異常を示す信号を含む故障信号ＦＬＴ（ＦＬＴ１〜ＦＬＴｍ）をインターフェース部２３０へ出力する。

電圧検出回路２２０は、バッテリセルＣＬのブロック毎の電圧ＶＢＢ１〜ＶＢＢｍを検出し、その検出値をインターフェース部２３０へ出力する。

インターフェース部２３０は、監視ユニット２００からＥＣＵ３００へさまざまな情報を伝達する機能を有する。インターフェース部２３０は、ブロック毎の電圧ＶＢＢ１〜ＶＢＢｍを上述した電圧ＶＢとしてＥＣＵ３００に出力する。また、インターフェース部２３０は、ブロック毎の故障信号ＦＬＴもＥＣＵ３００に出力する。

さらに、インターフェース部２３０は、電流センサ１１１で検出される蓄電装置１１０の入出力電流ＩＢ、および図示しない温度センサからの各セル温度（総称してＴＢ）を受け、それらの情報をＥＣＵ３００へ出力する。

［ＣＩＤ作動検出制御］
このような構成において、ＣＩＤが作動して電流が遮断されると、ＣＩＤが作動したバッテリセル以外のバッテリセルの合計電圧と、負荷装置１８０への入力電圧ＶＬとの差電圧が、作動したＣＩＤに印加されることが知られている。したがって、ＳＭＲ１１５が導通した状態において、たとえば負荷装置１８０による電力消費によりコンデンサＣ１の電荷が減少して電圧ＶＬが低下すると、それに伴って作動したＣＩＤに印加される電圧が増加する。

ＣＩＤによって遮断された部分の間隙は小さいため、ＣＩＤに印加される電圧が所定の耐電圧を上回ると、たとえば、上記の間隙においてスパークが発生するなどして、二次的な故障が誘発されるおそれがある。また、図２のような構成では、ＣＩＤに印加される電圧は結果的に検出回路２１１にも印加されるので、この印加電圧によって検出回路２１１の過電圧破損または過電流破損につながってしまう可能性がある。

したがって、ＣＩＤの作動を速やかに検出することが必要となるが、一般的に、バッテリセルＣＬ自体には、ＣＩＤが作動したことを出力するための手段を有しない場合がある。

また、ＣＩＤが作動すると、負荷装置１８０の動作に伴って電圧ＶＬが変動することが実験等からわかっている。ＣＩＤが正常である場合には、負荷装置１８０により電力が消費されると蓄電装置１１０から不足する電力が供給され、モータジェネレータ１４０，１４５による発電がなされると余剰の電力が蓄電装置１１０に充電され、これによって電圧ＶＬが所定のレベルに維持される。

一方で、ＣＩＤが作動すると蓄電装置１１０と負荷装置１８０との間の充放電が途絶えるため、負荷装置１８０による電力消費または発電などに伴ってコンデンサＣ１に蓄えられる電荷量が変動し、結果として電圧ＶＬが変動する。

たとえば、車両１００が走行中でありＰＣＵ１２０による電力消費が大きくなるような高負荷時においてＣＩＤが動作した場合には、ＣＩＤが動作していない場合と比較して、電圧ＶＬが急激に減少する。このため、電圧ＶＬの増減の度合い、および、蓄電装置１１０の入出力電流ＩＢがゼロであることを監視することによってＣＩＤが作動したか否かを検出することが可能である。なお、代替的に、電圧ＶＬに代えて電圧ＶＨを用いて、ＣＩＤが作動したか否かを検出することも可能である。

しかしながら、ＣＩＤの作動に伴って監視ユニット２００の内部に短絡故障が生じたような場合には、蓄電装置１１０からの電流ＩＢがゼロとならないので、上記のような電圧ＶＬの変動と電流ＩＢとに基づいたＣＩＤの作動検出ができない場合がある。

このような問題に鑑みて、本実施の形態においては、上述のような電圧ＶＬの変動および電流ＩＢに基づいたＣＩＤの作動検出に加えて、電圧ＶＬの変動と監視ユニットの故障信号ＦＬＴとを用いてＣＩＤの作動を検出する手法について説明する。

図３は、本実施の形態における、ＣＩＤの作動検出制御の概要を説明するためのタイムチャートである。図３においては、横軸に時間が示され、縦軸には、電圧ＶＬ、電圧ＶＬの変動絶対値｜ΔＶＬ｜、電圧ＶＬの変化トリガー信号、電圧ＶＬの変動カウンタ、電圧ＶＬの変動積算値、電圧ＶＬの変動履歴フラグ、電圧ＶＬ変動後時間、監視ユニットの故障信号ＦＬＴ、および異常カウンタが示される。

図３を参照して、まず、タイムチャートに示される各項目の定義について説明する。
タイムチャートの最上段の波形は、電圧センサ１９０で検出された電圧ＶＬの波形を示している。電圧ＶＬの変動絶対値｜ΔＶＬ｜は、前回の制御周期において検出された電圧ＶＬの値と今回の制御周期において検出された電圧ＶＬの値との差の絶対値である。

電圧ＶＬの変化トリガー信号は、電圧ＶＬの変動が生じていることを示す信号であり、電圧ＶＬの変動カウンタのタイマーがカウントアップされている間オンに設定される。電圧ＶＬの変動カウンタは、変動絶対値｜ΔＶＬ｜が所定以上となったことに応答してタイマーのカウントを開始し、そのカウント値が所定の時間Ｔ２（たとえば、５００ｍｓ）を示すカウント値まで到達するとカウンタをリセットする。

また、電圧ＶＬの変動カウンタは、電圧ＶＬの変動が小さい場合には、上記の時間Ｔ２より短い時間Ｔ１（たとえば、１００ｍｓ）だけ経過した際にリセットされる。具体的には、時間Ｔ１の経過時点で電圧ＶＬの変動積算値が所定値α１より小さい場合には、時間Ｔ２に到達しなくともカウンタがリセットされる。

なお、カウンタがリセットされた場合に、まだ電圧ＶＬの変動が生じている場合には、改めてタイマーのカウントアップが開始される。

電圧ＶＬの変動積算値は、上述の変動絶対値｜ΔＶＬ｜を時間的に積算したもの（＝Σ｜ΔＶＬ｜）であり、所定時間内に電圧ＶＬが変動した度合い（大きさ）を示すものである。電圧ＶＬの変動積算値は、上記の電圧ＶＬの変化トリガー信号がオンに設定されている間の変動絶対値｜ΔＶＬ｜が積算され、電圧ＶＬの変化トリガー信号がオフになったことに応答して積算値がゼロにリセットされる。

電圧ＶＬの変動履歴フラグは、あるレベル以上の電圧ＶＬの変動が生じたことを一定期間記憶しておくための信号である。電圧ＶＬの変動履歴フラグは、電圧ＶＬの変動積算値がしきい値α２を上回った時点でオンに設定される。そして、電圧ＶＬの変動履歴フラグは、変化トリガー信号がオフとなった後に変動絶対値｜ΔＶＬ｜がしきい値α２未満である状態が所定時間継続したことに応じてオフに設定される。具体的には、変化トリガー信号がオフとなった時点からカウントアップされる電圧ＶＬ変動後時間が時間Ｔ３（たとえば、２０００ｍｓ）経過したことに応答してオフに設定される。

異常カウンタは、電圧ＶＬに相対的に大きな変動が生じており、かつ監視ユニットにおいて故障が検出されている状態が継続しているか否かを判定するためのタイマーである。異常カウンタは、上記の電圧ＶＬの変動履歴フラグがオンに設定されており、かつ監視ユニットの故障信号ＦＬＴが検出されている条件が成立している間、タイマーをカウントアップする。そして、上記の条件が成立した状態が所定時間Ｔ４（たとえば、２００ｍｓ）経過したことに応答して、ＣＩＤの異常が検出される。

上記の定義の下で、図３で示された例について説明する。時刻ｔ１までは、たとえば、ＣＩＤの作動がなく車両が一定速度で安定して走行をしている状態であり、電圧ＶＬは適切に制御され、その変動は非常に小さい。

時刻ｔ１において、駆動輪の急激なスリップおよびグリップが生じた場合には、駆動輪にかかるトルクの急激な変動にコンバータおよびインバータの制御が追従できず、結果として電圧ＶＬが大きく変動し得る。

このとき、変動積算値がしきい値α２を上回ると（時刻ｔ２）、電圧ＶＬの変動履歴フラグがオンに設定される。そして、電圧ＶＬの変動カウンタがＴ２に到達する時刻ｔ３において、電圧ＶＬ変化トリガー信号がリセットされ、これに応答して変動積算値もゼロにリセットされる。

変動履歴フラグは、電圧ＶＬ変動後時間のカウントがＴ３に到達する時刻ｔ４まではオンのままである。図３においては、変動履歴フラグがオンの状態である時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間に、監視ユニットの故障が検出されていないので、ＣＩＤの作動は検出されない。

時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間は、電圧ＶＬの小さな変動が生じているが、変動カウンタがＴ１に到達した時点において変動積算値がしきい値α１に到達していないため、そのたびにカウンタがリセットされ（時刻ｔ６，ｔ７）、変動履歴フラグはオフのままとなる。

時刻ｔ８にてＣＩＤが作動した場合には、蓄電装置からの電力供給および蓄電装置への充電ができなくなるので、車両の走行動作に伴って電圧ＶＬが大きく変動し得る。この場合、時刻ｔ１〜時刻ｔ３での挙動と同様に、変動積算値がしきい値α２に到達する時刻ｔ１１において、変動履歴フラグがオンに設定される。

一方で、ＣＩＤの作動によって、図２で示した検出回路が過電圧もしくは破損となると、監視ユニットから故障信号ＦＬＴが出力される（時刻ｔ１０）。そして、変動履歴フラグおよび故障信号ＦＬＴの双方がオンとなった時点（時刻ｔ１１）から、異常カウンタのカウントアップが開始され、異常カウンタがＴ４に到達する時刻ｔ１３までその状態が継続していると、ＣＩＤの異常が検出される。

故障信号ＦＬＴの出力タイミングは、電圧ＶＬの大きさなどによる検出回路にかかる電圧や、検出回路の耐圧特性，耐熱特性によって異なり、必ずしもＣＩＤの作動タイミングと一致するとは限らない。そして、たとえばＣＩＤ作動後の電圧ＶＬの変動が短時間であるような場合には、電圧変動が収束した後に監視ユニットが故障を検出する可能性がある。

しかしながら、本実施の形態のように、電圧ＶＬの相対的に大きな変動が生じてから所定期間の間に、ＣＩＤ作動に伴って生じる監視ユニットの故障が検出されたことに応じてＣＩＤの作動を判定することで、検出回路が導通状態となる異常が生じた場合であってもＣＩＤの作動を確実に検出することができる。

図４は、実施の形態において、ＥＣＵ３００で実行されるＣＩＤの作動検出制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図４に記載されるフローチャートは、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）で処理を実現することも可能である。

図１および図４を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、負荷装置１８０に印加される電圧ＶＬの変動が発生したか否かを判定する。このＳ１００における判定は、図３において説明したように、前回の制御周期からの電圧ＶＬの変動量の大きさ（絶対値）を時間的に積分した値が、予め定められたしきい値（図３のα２）を上回ったことに基づいて行なわれる。

電圧ＶＬの変動があると判定された場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められて、ＥＣＵ３００は、電圧ＶＬの変動履歴を設定して記憶する。

一方、電圧ＶＬの変動がないと判定された場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、処理がＳ１０５に進められ、ＥＣＵ３００は、次に、電圧ＶＬの変動が収束した状態、すなわち電圧ＶＬの変動量がしきい値α２を下回る状態が所定期間継続したか否かを判定する。

電圧ＶＬの変動が収束した状態が所定期間継続した場合（Ｓ１０５にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１５に進められて、ＥＣＵ３００は、記憶されている電圧ＶＬの変動履歴をリセットする。

電圧ＶＬの変動が収束した状態が所定期間継続していない場合（Ｓ１０５にてＮＯ）は、ＥＣＵ３００は、現在記憶されている電圧ＶＬの変動履歴の状態を保持して、Ｓ１２０に処理を進める。

Ｓ１２０では、ＥＣＵ３００は、電圧ＶＬの変動履歴が記憶されているか否かを判定する。

電圧ＶＬの変動履歴がないと判定された場合（Ｓ１２０にてＮＯ）は、処理がＳ１００に戻されて、ＥＣＵ３００は、電圧ＶＬの変動の発生をさらに監視する。

電圧ＶＬの変動履歴があると判定された場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１３０に進められて、ＥＣＵ３００は、監視ユニット２００の故障信号ＦＬＴが検出されたか否かを判定する。

故障信号ＦＬＴが検出された場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１４０に進められて、ＥＣＵ３００は、ＣＩＤが作動したと判定する。そして、ＥＣＵ３００は、処理をＳ１５０に進めて、システムを保護するためにＳＭＲ１１５を非接続とする。

一方、故障信号ＦＬＴが検出されなかった場合（Ｓ１３０にてＮＯ）は、処理がＳ１００に戻されて、ＥＣＵ３００は、電圧ＶＬの変動の発生をさらに監視する。

なお、図４においては、電圧ＶＬの変動が生じ、かつその変動の発生から所定期間の間に監視ユニットの故障が発生している場合にＣＩＤが作動していると判定しているが、上述のように、図４の制御に加えて、電圧ＶＬの変動が生じた場合であってかつ蓄電装置の入出力電流がゼロ（ＩＢ＝０）の場合にも、ＣＩＤが作動していると判定するようにすることが好適である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 車両、１１０ 蓄電装置、１１１ 電流センサ、１１５ ＳＭＲ、１２０ コンバータ、１３０，１３５ インバータ、１４０，１４５ モータジェネレータ、１５０ 動力伝達ギア、１６０ 駆動輪、１７０ エンジン、１８０ 負荷装置、１９０，１９５ 電圧センサ、２００ 監視ユニット、２１０，２１０−１，２１０−２，２１０−ｍ 電池監視回路、２１１ 検出回路、２２０ 電圧検出回路、２３０ インターフェース部、３００ ＥＣＵ、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＣＩＤ 電流遮断装置、ＣＬ，ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ５，ＣＬ６，ＣＬｎ バッテリセル、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＮＬ１，ＰＬ１，ＰＬ２ 電力線、Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子。

Claims (6)

1. 負荷装置に駆動電力を供給するための電源システムであって、
   前記負荷装置に電気的に接続される蓄電装置と、
   前記蓄電装置を監視するための監視ユニットと、
   前記蓄電装置の異常を判定するための制御装置とを備え、
   前記蓄電装置は、前記蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、前記蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を含み、
   前記制御装置は、前記負荷装置に印加される電圧に所定レベルを上回る変動が発生してから所定期間の間に前記監視ユニットからの故障情報を受信した場合は、前記遮断装置が作動したことを判定する、電源システム。
2. 前記蓄電装置と前記負荷装置とを結ぶ経路には、前記蓄電装置から前記負荷装置への電力の供給と遮断とを切換えることができる切換部が設けられ、
   前記制御装置は、前記蓄電装置において前記遮断装置が作動したと判定した場合には、前記蓄電装置から前記負荷装置への電力を遮断する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記制御装置は、前記負荷装置に印加される電圧の変動量の大きさについての積分値が予め定められたしきい値を超えた場合に、前記所定レベルを上回る変動が発生したと判定する、請求項１に記載の電源システム。
4. 前記蓄電装置は、直列接続された複数のセルを含み、
   前記監視ユニットは、前記複数のセルの各々に対応して設けられ、かつ対応するセルに並列に接続される検出回路を含み、
   前記故障情報は、前記検出回路が異常であること、および、前記複数のセルのうちのいずれかが過放電であることの少なくともいずれかを示す情報を含む、請求項１に記載の電源システム。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の電源システムを搭載する、車両。
6. 負荷装置に駆動電力を供給するための電源システムの制御方法であって、
   前記電源システムは、
   前記負荷装置に電気的に接続される蓄電装置と、
   前記蓄電装置を監視するための監視ユニットとを含み、
   前記蓄電装置は、前記蓄電装置の内圧が規定値を超えた場合に作動して、前記蓄電装置の通電経路を遮断するように構成された遮断装置を有し、
   前記制御方法は、
   前記負荷装置に印加される電圧に所定レベルを上回る変動が発生したか否かを判定するステップと、
   前記監視ユニットからの故障情報を受信するステップと、
   前記所定レベルを上回る変動が発生してから所定期間の間に、前記監視ユニットからの故障情報を受信したことに応じて、前記遮断装置が作動したことを判定するステップとを備える、電源システムの制御方法。

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